JP5525435B2 - トルクリミッタ付き軸継手 - Google Patents

Description

本発明は、所定のトルク値以下の動力を伝達しそれを超えるトルク値の動力を伝達しないいわゆるトルクリミッタ機能を備えた軸継手に関する。

この種のトルクリミッタ付き軸継手として、例えば原動機とそれによって回転駆動される被駆動機器との間に介装されるトルクリミッタ付きダンパがあり、代表的なものとして特許文献１に記載のものが提案されている。このトルクリミッタ付きダンパは、原動機の出力軸に固定されるフライホイールと、トルクリミッタアッセンブリと、摩擦ライニングを備えたダンパディスクとを主要素とするものである。そして、トルクリミッタアッセンブリは、摩擦ライニングを押し付けるためのプレッシャープレートと、押し付け荷重を発生させる皿ばねと、この皿ばねの座部を兼ねつつフライホイールへ取り付けるためのカバーと、プレッシャープレートにかしめ加工により固定されて、カバーに設けられた穴に対し軸方向に移動可能で且つ周方向に移動不能とした回り止め機能を有するストップピンとから構成されている。

特開２００２−１３５４７号公報

しかしながら、特許文献１に代表される従来の構造では、かしめ加工にて固定されたストップピンで回り止めをする構造であるため、ストップピンそのものはかしめ加工のためにある程度の柔らかさが要求される一方で、回り止めとして所定のトルクを伝達しなければならない（総伝達トルクの半分をストップピンが受け持つことになる）ために高強度が要求され、結果として相反する両機能を満たす必要がある。そのための手段としてストップピンの径を大きくするとレイアウト上の自由度が制約されるだけでなく、かしめ加工に必要な荷重の増大とともにストップピンが過剰に変形するおそれがあり、また、個々のストップピンの負担を軽減するべくストップピンの数を増やすと部品点数や加工工数の増加を招くこととなる。したがって、回り止め機能をかしめ加工にて固定されたストップピンに頼っていたのでは、シンプルな構造のもとで且つ幅広いトルクに対応するには限界がある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ストップピンに代わる回り止め機能を採用することで先に述べた従来技術の持つ不具合を解消し、もって幅広いトルクに対応できるようにしたトルクリミッタ付き軸継手の構造を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、フライホイールと回転軸との間に介装され、回転軸に連結された摩擦ディスクをフライホイールに押し付けることでそのフライホイールと回転軸間のトルク伝達を行う一方、所定値以上のトルク入力があった場合は摩擦ディスクを滑らせて過大トルクの発生を防ぐようにしたトルクリミッタ付き軸継手の構造である。その上で、上記フライホイールに重ね合わせるように装着されるカバーと、このカバーの内側に収容される弾性部材、およびこの弾性部材のばね力を受けて摩擦ディスクに押し付けられる円板状のプレッシャープレートの三者をもってトルクリミッタを構成してある。

そして、上記プレッシャープレートには、径方向に突出してフライホイールおよびカバーに対する回り止めとして機能する係止爪部を形成してある一方、上記カバーには、係止爪部に対応して外周縁部の一部を小径化する方向に切除して形成した切欠開口部と、この切欠開口部の最小径部から連続して周方向に長穴状に切り欠いたスロット部とを形成してあり、上記切欠開口部で受容した係止爪部を当該切欠開口部からスロット部に差し込んでバヨネット結合構造とすることで、トルクリミッタがサブアッセンブリされていることを特徴とする。

より具体的には、請求項２に記載のように、上記切欠開口部で受容した係止爪部を当該切欠開口部からスロット部に差し込んでバヨネット結合構造とすることで、弾性部材とカバーおよびプレッシャープレートの三者からなるトルクリミッタが中間組立体として予めユニット化されているものとする。

この場合において、サブアッセンブリされたトルクリミッタまたは中間組立体として予めユニット化されたトルクリミッタの状態を自己保持する上では、請求項３に記載のように、弾性部材に予圧が付与された状態であることが望ましい。

また、請求項４に記載のように、上記係止爪部における一方の回転方向の端面がスロット部の底部に、他方の回転方向の端面がフライホイールの一部にそれぞれ当接・係合していることにより、フライホイールとトルクリミッタとの間でのトルク伝達が行われるようになっているものとする。

より具体的には、請求項５に記載のように、上記フライホイールの周縁部を軸心方向に突出させて突起部とし、この突起部における回転方向に端面に係止爪部を当接・係合させてあるものとする。あるいは、請求項６に記載のように、上記フライホイールにおける突起部は、フライホイールそのものに対して例えばピン等の別部品を組み付けたものとする。

さらに、トルク伝達のバランスの上では、請求項７に記載のように、上記係止爪部は、プレッシャープレートの周方向の等分位置に形成した三つ以上のものであることが望ましい。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、カバーの切欠開口部で受容したプレッシャープレート側の係止爪部を当該切欠開口部からスロット部に差し込んであることで、別部品を用いることなしに従来のストップピンと同等の回り止め機能が発揮されることになる。

請求項１，２に記載の発明によれば、カバーの切欠開口部で受容した係止爪部を当該切欠開口部からスロット部に差し込み、周方向での強度的に優れた当該部位にて従来のストップピンと同等の回り止め機能が発揮されるようにしたので、ストップピンによる従来の不具合を解消できることはもちろんのこと、シンプルな構造で且つ幅広いトルクに対応することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、弾性部材に予圧が付与された状態でトルクリミッタがサブアッセンブリされていて、より具体的には、弾性部材に予圧が付与された状態で当該弾性部材とカバーおよびプレッシャープレートの三者からなるトルクリミッタが中間組立体として予めユニット化されているので、組付時の作業性にも優れたものとなる。

請求項４に記載の発明によれば、係止爪部における一方の回転方向の端面がスロット部の底部に、他方の回転方向の端面がフライホイールの一部にそれぞれ当接しているので、回り止め機能を発揮する当該部位での周方向での強度が一段と優れたものとなり、一段と幅広いトルクに対応することが可能となる。そして、この傾向は、請求項５に記載のように、フライホイールの周縁部を軸心方向に突出させて突起部とし、この突起部における回転方向の端面に係止爪部を当接させると一段と顕著となる。

請求項６に記載の発明によれば、フライホイールにおける突起部を、フライホイールそのものに対して例えばピン等に別部品を組み付けたものとしたため、フライホイールにおける係止爪部との当接部の機械加工を廃止できる利点がある。

本発明を実施するためのより具体的な第１の形態としてトルクリミッタ付きダンパ装置を示し、図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。 図１に示したトルクリミッタ付きダンパ装置の正面説明図。 図２のＢ方向矢視図。 図１におけるプレッシャープレートの詳細を示す図で、（Ａ）はその正面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の全断面図。 図１におけるカバーの詳細を示す図で、（Ａ）はその正面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。 図１におけるトルクリミッタの詳細を示す図で、（Ａ）はその正面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）Ｄ−Ｄ線に沿う断面図。 本発明を実施するためのより具体的な第２の形態を示す図で、図３と同等部位の要部拡大図。 本発明を実施するためのより具体的な第３の形態を示す断面説明図。 本発明を実施するためのより具体的な第４の形態を示す要部断面説明図。 本発明を実施するためのより具体的な第５の形態を示す要部断面説明図。 本発明を実施するためのより具体的な第６の形態を示す要部断面説明図。 本発明を実施するためのより具体的な第７の形態を示す断面説明図。

図１〜６は本発明を実施するためのより具体的な第１の形態を示し、トルクリミッタ付き軸継手としてトルクリミッタ付きダンパ装置の例を示している。そして、特に図１は同ダンパ装置の断面図、すなわち図２のＡ−Ａ線に沿う断面図を、図２は同ダンパ装置の正面図を、図３は図２のＢ方向矢視図をそれぞれ示している。

図１〜３に示すように、例えば内燃機関等の原動機の出力軸１の端部には出力側回転部材として外周縁部をマス部とした厚肉円板状のフライホイール２が固定されている。フライホイール２はその中心の取付穴を出力軸１のボス部１ａに嵌合させることによりセンタリングされた上で複数のボルト３にて固定されている。また、出力軸１の延長軸線上には例えばモータジェネレータや被駆動機器等の回転軸としての入力軸４が配置される。そして、フライホイール２と入力軸４との間にトルクリミッタ付きダンパ装置５が介装されている。

なお、フライホイール２の周縁部には、円周方向の三等分位置にてマス部の一部を軸心方向に突出させることで突起部２ａを形成してある。また、フライホイール２のうち突起部２ａよりも小径の内側部分が後述する摩擦ライニング１３との摺動面２ｂとして機能することになる。

フライホイール２には、図２に示すように、それ自体で予めサブアッセンブリされたトルクリミッタ６を複数のノックピン１０とボルト１１にて取り付けてある。トルクリミッタ６は、フライホイール２とほぼ同じ直径であって且つ外側に張り出すフランジ部７ａを有する円形浅皿状のカバー７と、このカバー７の内部に収容された弾性部材としての皿ばね８と、カバー７よりも一回り小さな円環状のプレッシャープレート９とを同心状に相互に重ね合わせたものであって、皿ばね８のばね力によってプレッシャープレート９がフライホイール２側に向けて押されるようになっている。そして、プレッシャープレート９とフライホイール２側の摺動面２ｂとの間にダンパディスク１２側の摩擦ライニング１３が挟まれている。

ダンパディスク１２は、入力軸４にスプライン結合されたハブ１４に対して相対回転可能に構成されているもので、ハブ１４の両側に例えば樹脂製のシートスペーサ１５を介して回転可能に装着された一対のリテーナプレート１６，１７と、双方のリテーナプレート１６，１７と共に複数のピン１８にかしめ加工を施すことにより共締め固定された薄板円環状の摩擦ディスク１９とから構成されている。そして、摩擦ディスク１９の表裏両面に摩擦ライニング１３がリベット締めにて固定してあり、一方の摩擦ライニング１３がフライホイール２側の摺動面２ｂに、他方の摩擦ライニング１３がプレッシャープレート９にそれぞれ圧接している。

また、ハブ１４とその両側のリテーナプレート１６，１７にはそれぞれに円周方向の四箇所にスプリング収容部を開口形成してあり、各スプリング収容部には捻り吸収スプリング２０を圧縮状態で収容して脱落しないように保持させてある。そして、出力軸１側からの出力として捻り振動が負荷された時には、双方のリテーナプレート１６，１７とハブ１４とが捻り吸収スプリング２０をさらに圧縮しながら相対回転してその捻り振動を吸収し、結果として捻り振動のためのダンパとして機能することになる。

図４は上記カバー７および皿ばね８と共にトルクリミッタ６を形成しているプレッシャープレート９の詳細を示している。図４のほか図１に示すように、プレッシャープレート９は、皿ばね８からのばね力を受けて摩擦ライニング１３をフライホイール２側に押し付ける機能を有するもので、その周縁部の三等分位置には径方向に突出して回り止めとして機能する係止爪部９ａを一体に形成してある。

また、図５は上記皿ばね８およびプレッシャープレート９と共にトルクリミッタ６を形成しているカバー７の詳細を示している。図５のほか図１に示すように、カバー７は、フライホイール２に対する取付部として機能するフランジ部７ａと、そのフランジ部７ａの内側の胴部７ｂを含む皿ばね受容部７ｃとを有するもので、フランジ部７ａにはプレッシャープレート９側の三つの係止爪部９ａに対応する位置に当該係止爪部９ａよりも幅広で且つフランジ部７ａ自体の外周縁部の一部を小径化する方向に部分的に切除して切欠開口部２１を形成してある。

さらに、この切欠開口部２１の最小径部から連続して胴部７ｂの周方向にスリット状または長穴状に切り欠いてスロット部２２を形成してあり、結果としてこれらの切欠開口部２１とスロット部２２とによりフランジ部７ａから胴部７ｂにまたがるかたちで鉤形または略Ｌ字状に切り欠いてある。

図６は、上記カバー７と皿ばね８およびプレッシャープレート９の三者からなるトルクリミッタ６のサブアッセンブリ状態を示している。このトルクリミッタ６の組立手順としては、カバー７の皿ばね受容部７ｃ（図５参照）の内部に皿ばね８を収容する。その際に、胴部７ｂの内径が自由状態の皿ばね８の外径よりもわずかに大きく設定してあることで、皿ばね８の外周縁が胴部７ｂの内周面に内接することで自律的にセンタリングされることになる。

こうして、カバー７に皿ばね８を収容したならば、プレッシャープレート９の各係止爪部９ａをカバー７の切欠開口部２１に合致させるようにしてそのプレッシャープレート９をカバー７のフランジ部７ａに重ね合わせた上で、皿ばね８を圧縮変形させるべくプレッシャープレート９を押し込む。そして、図６に示すように、プレッシャープレート９側の係止爪部９ａがカバー７側のフランジ部７ａの板厚を乗り越えてスロット部２２の入口側に至ったならば、各係止爪部９ａをスロット部２２に差し込む。つまり、図６に示すように、各係止爪部９ａの回転方向における一方の端面が対応するスロット部２２の底部２２ａ（図５参照）に当接して、各係止爪部９ａがフランジ部７ａと重なる状態となるまで、いわゆるバヨネット結合構造をもってカバー７とプレッシャープレート９を相対回転させる。これにより、トルクリミッタ６はサブアッセンブリ状態となって、皿ばね８のばね力によりサブアッセンブリ状態を自己保持することが可能となる。

このサブアッセンブリ状態では皿ばね８に予圧が付与されていることにほかならず、言い換えるならば、皿ばね８に予圧が付与された状態で当該皿ばね８とカバー７およびプレッシャープレート９の三者からなるトルクリミッタ６が中間組立体として予めユニット化されていることになる。

このようにサブアッセンブリされているトルクリミッタ６は、図１，２に示すように、フライホイール２との間にダンパディスク１２を挟み込むようにして複数のボルト１１にてフライホイール２に固定される。その際に、各係止爪部９ａにおける回転方向の他方の端面、すなわち係止爪部９ａのうちスロット部２２の底部２２ａに当接している端面とは反対側の端面が、フライホイール２の三箇所に形成された突起部２ａの一方の側面に当接するように設定してある。

より詳しくは、図３に示すように、プレッシャープレート９側の係止爪部９ａを挟んで、カバー７側のスロット部２２の底部２２ａとフライホイール２に形成された突起部２ａの一方の側面とが正対していて、そのスロット部２２の底部２２ａと突起部２ａの一方の側面との間に係止爪部９ａが挟み込まれるかたちとなる。これより、フライホイール２とカバー７およびプレッシャープレート９の三者同士の回り止めが施されていることになる。

ここで、皿ばね８に予圧が付与された状態で当該皿ばね８とカバー７およびプレッシャープレート９の三者からなるトルクリミッタ６が図６の状態をもって予めサブアッセンブリされていて、そのサブアッセンブリ状態を自己保持できることは先に述べた。そのため、カバー７側のフランジ部７ａとプレッシャープレート９側の係止爪部９ａとの間には皿ばね８の予圧に基づく摩擦が生じていて、トルクリミッタ６をフライホイール２に取り付ける際に、係止爪部９ａがスロット部２２から抜け出る方向に回転しようとしても回転しにくいものとなり、組付作業性が良好なものとなる。

このように構成されたトルクリミッタ付きダンパ装置５では、トルクリミッタ６の入力形態としてドライブ側、すなわちフライホイール２側から入力軸４側へのトルク伝達形態と、コースト側（逆転方向）、すなわち入力軸４側からフライホイール２側へのトルク伝達形態とがある。

ドライブ側では、出力軸１側からフライホイール２に入力されたトルクは、摩擦ライニング１３とプレッシャープレート９を介してダンパディスク１２へ伝わり、入力軸４の回転トルクとなる。この時、プレッシャープレート９へのトルク伝達は、主としてフライホイール２の突起部２ａとプレッシャープレート９側の係止爪部９ａとの当接をもって行われる。そして、所定のトルク値以上のトルク入力があった場合には、フライホイール２とプレッシャープレート９およびカバー７の三者が一体的に回転するものであるが故に、摩擦ディスク１９の両側の摩擦ライニング１３がフライホイール２およびプレッシャープレート９に対してそれぞれ滑りを生じ、ダンパディスク１２側に過大トルクが伝達されるのが阻止される。

他方、コースト側では、入力軸４側からダンパディスク１２に入力されたトルクは、摩擦ライニング１３とプレッシャープレート９を介してフライホイール２へ伝わり、出力軸１の回転トルクとなる。この時、フライホイール２へのトルク伝達は、主としてプレッシャープレート９の係止爪部９ａとカバー７におけるスロット部２２の底部２２ａとの当接をもって行われる。そして、所定のトルク値以上のトルク入力があった場合には、フライホイール２とプレッシャープレート９およびカバー７の三者が一体的に回転するものであるが故に、ドライブ側と同様に、摩擦ディスク１９の両側の摩擦ライニング１３がフライホイール２およびプレッシャープレート９に対してそれぞれ滑りを生じ、フライホイール２側に過大トルクが伝達されるのが阻止される。

また、トルクリミッタ付きダンパ装置５のダンパ機能としては、先に述べたように、ドライブ側およびコースト側共に、出力軸１側あるいは入力軸４側から捻り振動が負荷された時には、双方のリテーナプレート１６，１７とハブ１４とが捻り吸収スプリング２０をさらに圧縮しながら相対回転してその捻り振動を吸収することになる。

このように第１の形態によれば、フライホイール２側の突起部２ａのほか、プレッシャープレート９に付帯する係止爪部９ａ、およびカバー７に切り欠き形成したスロット部２２の底部２２ａ等、周方向での強度的に優れた部位をトルク伝達部としているので、少ない部品点数で且つシンプルな構造でありながら、小トルクから大トルクまでの幅広いトルク伝達に対応できるようになる。

ここで、第１の形態では、出力軸１側のフライホイール２と入力軸４とを繋げる軸継手をトルクリミッタ付きダンパ装置５として構成した場合について述べたが、適用されるシステム側の要求によっては、ダンパディスク１２に代えてダンパ機能のないいわゆるリジッドディスクを採用し、実質的にダンパ機能のないトルクリミッタ付き軸継手として構成することもまた可能である。

図７は本発明に係るトルクリミッタ付き軸継手の第２の形態を示し、図３と同等部位の拡大図を示している。

この第２の形態では、プレッシャープレート９側の係止爪部９ａが当接することになるフライホイール２側の突起部２ａの一方の側面に、所定角度θだけ傾斜した案内面２ｃを形成したものである
この第２の形態によれば、サブアッセンブリされたトルクリミッタ６をフライホイール２に組み付けるにあたり、上記案内面２ｃによって係止爪部９ａの案内効果が発揮されるので、トルクリミッタ６がサブアッセンブリされていることによる利便性に加えて、組付性が一段と良好なものとなる。

図８は本発明に係るトルクリミッタ付き軸継手の第３の形態を示し、図１と共通する部分には同一符号を付してある。

この第３の形態では、先の第１の形態においてフライホイール２側に突起部２ａを形成したものに代えて、フライホイール２に別部品であるピン２３を打ち込んで、このピン２３にプレッシャープレート９の係止爪部９ａを当接させるようにしたものである。

この第３の形態によれば、フライホイール２に突起部２ａを形成する必要がなくなり、また、突起部２ａのうちプレッシャープレート９の係止爪部９ａが当接する部位の機械加工（例えばエンドミル加工）を省略できる利点がある。

図９は本発明に係るトルクリミッタ付き軸継手の第４の形態を示し、図１と共通する部分には同一符号を付してある。

この第４の形態では、先の第１の形態においてフライホイール２側に突起部２ａを形成したものに代えて、フライホイール２に対して別部品である円筒状のカラー２４をボルト２５にて締結固定し、このカラー２４にプレッシャープレート９の係止爪部９ａを当接させるようにしたものである。

図１０は本発明に係るトルクリミッタ付き軸継手の第５の形態を示し、図１と共通する部分には同一符号を付してある。

この第５の形態では、先の第１の形態においてフライホイール２側に突起部２ａを形成したものに代えて、フライホイール２に対して別部品である段付き状のピン２６を打ち込んで、このピン２６にプレッシャープレート９の係止爪部９ａを当接させるようにしたものである。

図１１は本発明に係るトルクリミッタ付き軸継手の第６の形態を示し、図８と共通する部分には同一符号を付してある。

この第６の形態では、図８と比較すると明らかなように、ピン２３を二本並べて打ち込んだものである。

これらの第４〜第６の形態によれば、先に述べた第３の形態と同様の利点があるほか、例えば図１０の第５の形態では、ピン２６の頭部を四角形とすることで係止爪部９ａとの当接面積を大きく確保でき、またピン２３を二本とした図１１の第６の形態では、より安定したトルク伝達を行える利点がある。

図１２は本発明に係るトルクリミッタ付き軸継手の第７の形態を示し、図１と共通する部分には同一符号を付してある。

この第７の形態では、図１２に示すように、皿ばね８の向きを図１と逆にする一方、カバー７の内周縁に皿ばね２８をセンタリングするためのフランジ部２７を曲折形成し、皿ばね２８の内周をこのフランジ部２７に当接させるようにしたものである。

この第７の形態では、図１のものと同等の機能を有しながら、皿ばね２８を一段と小径化できる利点がある。

２…フライホイール
２ａ…突起部
４…入力軸
５…トルクリミッタ付きダンパ装置
６…トルクリミッタ
７…カバー
８…皿ばね（弾性部材）
９…プレッシャープレート
９ａ…係止爪部
１２…ダンパディスク
１３…摩擦ライニング
１９…摩擦ディスク
２１…切欠開口部
２２…スロット部
２２ａ…底部
２３…ピン（別部品）
２４…カラー（別部品）
２６…ピン（別部品）
２８…皿ばね（弾性部材）

Claims (7)

1. フライホイールと回転軸との間に介装され、回転軸に連結された摩擦ディスクをフライホイールに押し付けることでそのフライホイールと回転軸間のトルク伝達を行う一方、所定値以上のトルク入力があった場合は摩擦ディスクを滑らせて過大トルクの発生を防ぐようにしたトルクリミッタ付き軸継手において、
   上記フライホイールに重ね合わせるように装着されるカバーと、このカバーの内側に収容される弾性部材、およびこの弾性部材のばね力を受けて摩擦ディスクに押し付けられる円板状のプレッシャープレートの三者をもってトルクリミッタを構成してあり、
   上記プレッシャープレートには、径方向に突出してフライホイールおよびカバーに対する回り止めとして機能する係止爪部を形成してある一方、
   上記カバーには、係止爪部に対応して外周縁部の一部を小径化する方向に切除して形成した切欠開口部と、この切欠開口部の最小径部から連続して周方向に長穴状に切り欠いたスロット部とを形成してあり、
   上記切欠開口部で受容した係止爪部を当該切欠開口部からスロット部に差し込んでバヨネット結合構造とすることで、トルクリミッタがサブアッセンブリされていることを特徴とするトルクリミッタ付き軸継手。
2. 上記切欠開口部で受容した係止爪部を当該切欠開口部からスロット部に差し込んでバヨネット結合構造とすることで、弾性部材とカバーおよびプレッシャープレートの三者からなるトルクリミッタが中間組立体として予めユニット化されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ付き軸継手。
3. 上記バヨネット結合構造とすることで弾性部材に予圧が付与されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクリミッタ付き軸継手。
4. 上記係止爪部における一方の回転方向の端面がスロット部の底部に、他方の回転方向の端面がフライホイールの一部にそれぞれ当接していることにより、フライホイールとトルクリミッタとの間でのトルク伝達が行われるようになっていることを特徴とする請求項３に記載のトルクリミッタ付き軸継手。
5. 上記フライホイールの周縁部を軸心方向に突出させて突起部とし、この突起部における回転方向の端面に係止爪部を当接させてあることを特徴とする請求項４に記載のトルクリミッタ付き軸継手。
6. 上記フライホイールにおける突起部は、フライホイールそのものに対して別部品を組み付けたものであることを特徴とする請求項５に記載のトルクリミッタ付き軸継手。
7. 上記係止爪部は、プレッシャープレートの周方向の等分位置に形成した三つ以上のものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のトルクリミッタ付き軸継手。

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